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回火马氏体与回火索氏体辨析

氏体的转变机制是非切变的晶格重构过程,是无扩散的、集体协同的热激活跃迁机制。并且指出马氏体的切变机制至今无试验证据。该理论也较为新颖,是否能成为公认的观点也需要进一步证明。1.3回火马氏体和回火索氏体

马氏体组织是通过淬火得到的,淬火组织是高度不稳定的,因此淬火零件必须经过回火,提高钢的塑性和韧性,降低脆件,并降低和消除淬火引起的内应力。回火的组织转变可以分为碳原子的重新分布、过渡碳化物(e/Tl或s’)的沉淀、残留奥氏体的分解、过渡碳化物(8~或£’)转变为Fe、C、Fe,C的粗化和球化,以及等轴铁素体的形成等五个阶段…。回火工艺也依据回火时组织的变化分为低温回火、中温回火、高温回火三种,淬火加高温回火工艺又称为调质处理。

淬火钢低温回火得到的组织称之为回火马氏体,这一点现在似乎没有异议,但是对回火马氏体的定义和解释却不尽相同。如文献[1-2]对回火马氏体的定义是马氏体分解后形成仪相和弥散8一碳化物的复相组织,而文献[3]的定义是回火马氏体由铁素体基体和渗碳体粒子组成。这两个定义存在明显的差异。因为s一碳化物是低温(250c|C左右)形成的,而渗碳体(0碳化物一Fe3C)是在较高温度(400oC左右)转变形成的,显然后者的定义对回火马氏体的解释并不仅限于低温回火得到的组织。对于回火马氏这一概念相应的国家标准GB7232—1987《金属热处理术语》中给出的定义是,淬火马氏体回火时,碳已经部分从固溶体中析出并形成过渡碳化物,此时的基体组织称为回火马氏体,过渡碳化物即为e/xl碳化物,由此可见在该标准中的回火马氏体也是马氏体低温回火的产物。同时也应注意到的是,在该标准中回火马氏体对廊的英文名词为[3-martensite。1…。以上不同文献的论述可归结为:传统观念认为回火马氏体是马氏体低温回火时得到的组织,而文献[3]的定义是一种较新的提法。

传统观念认为,钢淬火后回火温度达400℃时,淬火马氏体完全分解,但仪相仍保持针状形貌,碳化物全部转变为0碳化物Fe3c,这种由针状仪相和与其无共格关系的细小的粒状渗碳体组成的机械混合物,称为回火托氏体¨J。许多高合金钢,淬火马氏体和贝氏体经高温回火很难获得回火索氏体那样的粒状珠光体,由于基体仪相再结晶十分困难,回火后铁素体基体仍保持原来的条片状,碳化物颗粒细小,这种组织称为回火托氏体心o。淬火钢在500~650℃回火时,渗碳体(Fe3C)聚集成较大颗粒,同时马氏体针状形态消失,形成多边铁素体,这种铁素体与粗粒状渗碳体的机械混合物称为回火索氏体旧1。在GB7232.1987中,对回火托氏体和叫火索氏体的解释都是铁素体基体上分布着碳化物(包括渗碳体)球粒的复相组织,只不过是颗粒大小不同而已。同时将托氏体和索氏体这两个名词与其一并列出,而这一定义也与球粒状珠光体相同。也就是说在标准中回火托氏体、回火索氏体、托氏体、索氏体、球粒状珠光体有着相同的本质,同样其他文献中也有称回火索氏体为索氏体的。16o。更应该注意到的是,在GB7232—1987中回火托氏体和回火马氏体对应的英文名称是同一个词“temperedmartensite”“,中文即回火马氏体。然而在GB7232.1999的修订版中却删掉了这几个概念。”J。

不过在分析回火转变时也应注意到,由于试验条件不同,不同文献给出的回火温度范围也不尽相同,加之合金钢特别是高合金钢(例如含Cr、Mo、V、W等元素的钢)有很高的回火抗力,不同钢种按相同工艺回火得到的组织状态也不相同。如有文献指出,有的钢回火温度达550~600℃时马氏体仍不能全部分解,仍保持马氏体形态_13I。也有文献指出,回火马氏体的根本特征是板条马氏体(或片状马氏体),回火时从相界、板条界和板条内析出碳化物,回火温度低时,碳化物颗粒细小,随着回火温度的升高而长大。45钢经920℃×10rain奥氏体化并淬火和不同工艺回火后的组织如图2所示¨。。由图可见,45钢在600℃、700℃回火后的组织仍称作回火马氏体。由于45钢的Ac】为724cC013],700℃回火时还未发生奥氏体化,仍为回火马氏体组织。另外,图2(c)表明,920℃淬火的45钢经700℃回火8h后.不仅如图2(b)所示渗碳体颗粒明显长大,而且晶粒内渗碳体也相对较少。

也有的文献称淬火钢高温加热时将发生回复再结晶,如板条马氏体(或片状马氏体)在高于600Cc长时间回火时,&相发生再结晶,位错密度很低的新等轴晶粒逐渐取代板条状晶粒。2J。但这种组织仍属于回火马氏体组织,仍然是渗碳体和铁素体机械混合物的复相组织。

2回火马氏体与回火索氏体辨析翻阅有关资料会发现,即使是传统理论,国内外对淬火钢回火组织的命名、分类也不尽相同。正因为如此,依据回火温度区间命名的组织,在工程实践中应用的意义远大于在理论上的探讨。不过,不同

图245号钢920℃淬火和不同工艺回火后的回火马氏体

(a)600℃X1h回火;(b)700oCX1h回火;(c)700℃X8h回火

Fig.2Temperedmartensitein45steelquenchedfrom920℃andtemperedatdifferenttemperaturesfordifferenttimes

(a)at600℃forIh;(b)at700℃forlh;(c)at700℃for8h

文献的不同称谓也给技术交流带来了一定的麻烦,钢,都是过冷奥氏体的共析分解产物,都是过冷奥氏因此仍有必要对回火组织的命名进行梳理,以期达体的等温和连续缓慢冷却转变的产物。如亚共析钢到一个较为统一的认识。在等温或连续缓慢冷却时先析出铁素体,达到共析关于回火索氏体与回火马氏体之争,长期以来成分时则同步析出铁素体和渗碳体的有机结合的珠已发表了不少文章,有不同的观点,有时即使相同的光体,或片间距更细的索氏体和托氏体。

组织形貌对其称呼也不相同。如有文献对船体钢高淬火马氏体回火则是从d?Fe的饱和固溶体中温回火组织的论述,从基础理论和国标定义出发,认析出碳,进而长大、聚集形成颗粒状渗碳体的过程。为船体钢的高温回火组织应称为回火索氏体[141。随着回火温度的升高,这些碳化物从8一碳化物转变另外也有学者应用光学显微镜和透射电子显微镜对成0碳化物一Fe,C,它是独立生成、独立长大的,与10CrNi3MoV钢(船体钢)试样的调质组织进行观d—Fe基体并无共格关系,与基体(铁素体)没有同生察,分析其马氏体板条形貌,认为10CrNi3MoV钢淬同步的关系,纯粹是机械混合物。当回火温度高于火加高温回火的组织是回火马氏体…]。这一现象400oC(对大多数碳钢和低合金钢)时,马氏体分解说明分析角度不同,结论也会不同。另外从组织形完成,仅是形成的碳化物颗粒尺寸存在差异,这些碳态来分析这一问题的也较多,如文献[3]。仔细分化物的长大和聚集也是靠扩散独立进行的,与铁素析这些文献会发现,争论的焦点是高温回火后马氏体基体无直接关系。现在的流行说法习惯将淬火马体是否完全分解,铁素体是否等轴化,也就是说马氏氏体高温回火后的组织称为回火索氏体和回火托氏体在高温回火时的组织转变是否完成。不过也有文体,但此时的回火索氏体(托氏体)的转变机制与回献称其为“具有马氏体位向的回火索氏体’’[16】。火马氏体相同,而与正火(或退火)形成的索氏体按照传统理论,不论是托氏体、回火托氏体,还(托氏体)的转变机制则本质上不同。因此可以说,是索氏体、回火索氏体,都属于珠光体范畴,都属于淬火马氏体在不同温度回火后的组织都是回火马氏扩散型相变产物,都是铁素体和渗碳体的机械混合体∞。41,而不是回火索氏体或回火托氏体。

物,即不管是在正火或退火处理时形成的珠光体但是无论如何,回火温度不同,组织变化也不(包括索氏体和托氏体),还是淬火钢在回火过程中同,笼统的称之为回火马氏体,也有不妥之处。即使形成的回火索氏体(包括回火托氏体),其本质都是回火索氏体这一概念容易使人产生误解,也需要有相同的。不过将回火索氏体与索氏体(回火托氏体另一个概念来进行区分不同温度回火得到的组织,与托氏体)相提并论,有的文献甚至直接称调质处是称其为回火马氏体(加0oC以下)还是高温回火马理的组织为索氏体[16】,确实容易使人混淆。回火索氏体(400oC以上),值得进一步研究探讨。

氏体这一概念的应用,其好处是与生产工艺结合紧3结束{吾

密,使人容易理解工艺过程。传统理论认为珠光体是铁素体和渗碳体的机械但是如上所述,最近有研究者认为,珠光体不是混合物,回火索氏体属于珠光体范畴。如果按最新铁素体和渗碳体的机械混合物,而是同生同步、共析相变理论,则珠光体(索氏体、托氏体)是共析铁素体共生的有机结合的整合组织。从机制上分析,正火和共析渗碳体(或合金碳化物)的有机结合的整合组或退火处理时,不管是共析钢、亚共析钢还是过共析织,而非机械混合物,是同生同步、共析共生过程的产

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